Eficiencia revelada: se presenta la prueba de Swinburne para máquinas de corriente continua

Prueba de Swinburne para máquinas de corriente continua.

La búsqueda del uso eficiente de la energía en la ingeniería eléctrica es una fuerza impulsora detrás de los avances tecnológicos. Una herramienta clave que representa el epítome de la precisión en este esfuerzo es la prueba de Swinburne, un método sofisticado que revela los secretos de la eficiencia de las máquinas de corriente continua. Este método arroja luz sobre el rendimiento de las máquinas y lleva el análisis predictivo a un nuevo nivel.

La esencia de la prueba de Swinburne.

Básicamente, la prueba de Swinburne gira en torno a la delicada interacción entre el ralentí y las complejidades de las pérdidas en una máquina de CC. Operar un generador o un motor de CC en ralentí abre oportunidades para investigaciones que van más allá de la evaluación de eficiencia tradicional. Un fascinante viaje de medición y evaluación comienza cuando la máquina cobra vida sin engranajes externos.

Actuar en el vacío

La máquina de corriente continua, ya sea un generador o un motor, asume en este punto el papel de motor. Esta operación ociosa es el lienzo sobre el que se pinta el retrato de la eficiencia. Cuando la máquina funciona sin carga, revela las pérdidas inherentes.

Pérdidas destacadas

Durante este funcionamiento silencioso, las pérdidas inherentes a la máquina salen a la superficie. Estas pérdidas incluyen histéresis del núcleo, pérdidas por corrientes parásitas y las siempre presentes pérdidas por fricción y aire. La prueba de Swinburne destaca estos culpables normalmente invisibles y revela su papel en el rendimiento general de la máquina.

Eficiencia del mapeo

Conociendo estas pérdidas, los ingenieros pueden ir más allá del funcionamiento inactivo y predecir la eficiencia en diversas condiciones de carga. La prueba proporciona información interesante sobre la eficiencia potencial de la máquina en diversos escenarios operativos.

Significado y aplicabilidad

Es importante señalar que la prueba de Swinburne no es una solución única para todos. Este método se aplica a máquinas de CC que mantienen un flujo constante en diferentes condiciones operativas. Estas máquinas incluyen máquinas de derivación de CC y máquinas compuestas de CC.

Análisis de eficiencia mejorado

La prueba de Swinburne superó los límites de los métodos de prueba tradicionales. Ofrece a los ingenieros una poderosa herramienta para medir la eficiencia y predecir el comportamiento de la máquina bajo diversas cargas de trabajo. Esta capacidad predictiva promueve una comprensión más profunda de la dinámica de la máquina y permite tomar decisiones informadas para optimizar el uso de energía.

Eficiencia de las máquinas de CC mediante el método de pérdida sin carga.

Con esta tecnología, el generador de CC o motor de CC funciona como motor sin carga; Se determinan las pérdidas de las máquinas de corriente continua. Al conocer las fallas de una máquina de CC, podemos determinar de antemano la eficiencia de una máquina de CC con cualquier carga deseada. Esta prueba solo se aplica a máquinas de CC con flujo constante en todas las bolsas (máquina de derivación de CC y máquina compuesta de CC). Esta prueba consta de dos pasos;
Teste de Swinburne para máquinas de corrente contínua

Brillante rendimiento inactivo

El método de pérdida sin carga implica operar un generador o motor de CC sin carga. Esta especial condición de funcionamiento expone las pérdidas inherentes a la máquina. Si el dispositivo funciona sin limitación externa, se pueden medir las pérdidas que se producen sin trabajo mecánico.

Comprender las pérdidas

Durante este funcionamiento en vacío, la máquina sufre pérdidas debido a diversos factores. Estas pérdidas incluyen pérdidas del núcleo (pérdidas por histéresis y corrientes parásitas), así como pérdidas por fricción y resistencia del aire. Cada uno de estos elementos contribuye a la ineficiencia energética general de la máquina.

Poder de predicción

Lo que hace que el método de pérdida sin carga sea particularmente poderoso es su poder predictivo. Al cuantificar las pérdidas en condiciones de inactividad, los ingenieros obtienen información sobre cómo se comporta la máquina en diferentes condiciones de carga. Esta capacidad predictiva permite tomar decisiones informadas para optimizar la eficiencia.

Aplicabilidad y alcance

El método de pérdida sin carga es más eficaz cuando se aplica a máquinas de CC que mantienen un flujo magnético constante en todo su rango operativo. Este método encuentra su base ideal en dispositivos como derivación de CC y máquinas compuestas, donde el cambio permanece constante independientemente de las diferentes cargas operativas.

Mejora del análisis de eficiencia

Este método va más allá de los límites tradicionales de la evaluación de la eficiencia. Arroja luz sobre las pérdidas que a menudo se pasan por alto y que afectan la eficiencia general de las máquinas de CC. Con este conocimiento, los ingenieros pueden desarrollar estrategias para mejorar el uso y el rendimiento de la energía.

Eficiencia redefinida

El método de pérdida inactiva redefine la evaluación de la eficiencia al proporcionar información sobre el escenario de rendimiento de la máquina más allá de los escenarios de prueba tradicionales. Destaca pérdidas que a menudo no están en el centro de atención y resalta su importancia en la ecuación de eficiencia general.

Determinación de la resistencia térmica de los devanados.

Resistencia al calor de los devanados de máquinas de corriente continua.

La resistencia de los devanados del inducido y del campo en derivación se mide utilizando una batería, un amperímetro y un voltímetro. Debido a que estas resistencias del inducido y del campo en derivación se miden cuando la máquina de CC está fría, deben convertirse a valores que correspondan a la temperatura a la que la máquina de CC funcionaría a plena carga. Estos valores generalmente se miden cuando la temperatura ambiente supera los 40°C. Ó C. La resistencia térmica del devanado del inducido y del devanado del campo en derivación es R A y R Sh respectivamente.

Temperatura y resistencia

La resistencia caliente del devanado se refiere a la resistencia de un devanado que funciona bajo carga y a temperatura elevada. A diferencia de la resistencia al frío, que se mide a temperatura ambiente, la resistencia al calor refleja la resistencia cuando el devanado se calienta debido al flujo de corriente y otros factores.

Operación bajo carga

Para determinar la resistencia al calor, el devanado se somete a una carga que corresponde a sus condiciones de funcionamiento típicas. A medida que la corriente fluye a través del devanado, genera calor debido a la resistencia inherente del material del devanado.

Medir el cambio

El aspecto principal de esta medición es rastrear el cambio en la resistencia a medida que el devanado se calienta. Esto es fundamental porque la mayoría de los materiales, incluido el cobre utilizado en los devanados, experimentan un aumento de resistencia a medida que aumenta la temperatura. El aumento de la resistencia es proporcional al aumento de la temperatura.

Significado y aplicaciones

La determinación de la resistencia al calor tiene implicaciones críticas en varias áreas, desde la generación de energía hasta los procesos industriales. Proporciona información sobre el rendimiento del devanado en condiciones operativas, lo que permite a los ingenieros optimizar los diseños y optimizar el uso de energía.

Desafíos y calibración

Medir con precisión la resistencia al calor puede resultar un desafío debido a factores como la distribución de temperatura dentro del devanado y la influencia de otros materiales. Para garantizar resultados precisos, se utilizan técnicas y dispositivos de medición especiales.

Mejorando la eficiencia y la confiabilidad

Al comprender el comportamiento de la resistencia del devanado en condiciones operativas, los ingenieros pueden tomar decisiones informadas sobre el diseño del sistema, la resiliencia y la vida útil de los componentes. Este conocimiento contribuye a la eficiencia y confiabilidad general de los sistemas eléctricos.

Un instrumento de precisión

La determinación de la resistencia térmica de los devanados es una herramienta de precisión en la caja de herramientas del ingeniero. Permite una comprensión más profunda del rendimiento de los componentes eléctricos en escenarios del mundo real, mejorando la precisión y eficacia del diseño y la operación.

Limitaciones de las pruebas y problemas de precisión

No hay indicios de que el rendimiento de conmutación a plena carga sea satisfactorio y no se puede hacer ninguna declaración sobre el límite de aumento de temperatura especificado.
Con esta prueba no podemos determinar la eficiencia exacta de la máquina de CC porque la pérdida de hierro durante la carga real es mayor que cuando está inactiva. Esto se debe principalmente a la reacción del ancla que perturba el campo.

Determinación de pérdidas constantes.

Máquinas DC con pérdidas constantes.

Cuando está inactiva, la máquina de CC funciona como un motor, y el voltaje de suministro varía hasta el voltaje nominal normal. El controlador de campo R se utiliza para variar la velocidad del motor para alcanzar la velocidad nominal como se muestra en la figura.
Dejar
V = tensión de alimentación
EU 0 = corriente sin carga medida por A 1
EU Sh = Corriente de campo en derivación lista a través de A 2
Corriente de inducido sin carga I e = I 0 – I Sh
Entrada de potencia en ralentí al motor = VI 0
Entrada de potencia en ralentí al motor = VI a
= V (Yo 0 – Yo Sh )
Dado que la potencia de salida es cero, la potencia de entrada sin carga a la armadura produce pérdidas en el hierro, pérdidas en el cobre en la armadura, pérdidas por fricción y pérdidas por arrastre.
Pérdida constante W C = Potencia de entrada al motor – Pérdida de cobre en la armadura
b C =VI 0 – (UE 0 – UE Sh 2 R A )
Una vez identificadas las pérdidas constantes, se puede determinar la eficiencia de la máquina de CC con cualquier carga determinada. Es deseable determinar la eficiencia de la máquina de CC con corriente sin carga. Entonces
Corriente de armadura I A =II Sh (Para conducir)
I A = I + I Sh (Para generar)

Cómo determinar la eficiencia al operar como motor:

Potencia de entrada al motor = VI
Pérdida de cobre del anclaje =I A 2 R A = (II Sh 2 R A )
Pérdida constante = W C
Pérdida total = (II Sh 2R A )+W C
Eficiencia del motor η = (potencia de entrada – pérdidas)/potencia de entrada
η = {VI – (II Sh 2 R A )} / VI

Para determinar la eficiencia al operar como generador:

Potencia de salida del generador = VI
Pérdida de cobre del anclaje =I A 2 R A = (I + I Sh 2 R A )
Pérdida constante = W C
Pérdida total = (I+I Sh 2 R A )+W C
Eficiencia del motor η = potencia de salida / (potencia de salida + pérdidas)
η = VI / {VI + (I + I Sh 2 R A ) + W C }

Ventajas y desventajas

Por

  • Dado que esta prueba es una prueba de esfuerzo, se requiere menos energía. Por tanto el coste es económico.
  • La eficiencia de la máquina se puede determinar fácilmente porque se conocen las pérdidas constantes.
  • Esta prueba es apropiada.

Desventajas

  • Al cargar la máquina de CC, en esta prueba no se tienen en cuenta las pérdidas de carga parásitas que se producen.
  • Con este método no podemos comprobar el rendimiento de la máquina DC a plena carga.

Conclusión

Al final de esta investigación, nos dimos cuenta de que la ingeniería eléctrica no se trata sólo del uso de energía; también se trata de comprenderlos. Se trata de desbloquear los secretos de la resistencia, las pérdidas y el rendimiento en diferentes condiciones. Se trata de utilizar este conocimiento para rediseñar la forma en que diseñamos, operamos y gestionamos los sistemas eléctricos.

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